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流体物理学分析帮助美国游泳队在奥运会提高

2020/05/22 来源:杭州信息港

导读

参加2008北京奥运会的美国游泳运动员的比赛成绩会比以往快上几毫秒,这要感谢伦斯勒理工学院(RPI)工程师们的研究。采用一种称作数字例子

参加2008北京奥运会的美国游泳运动员的比赛成绩会比以往快上几毫秒,这要感谢伦斯勒理工学院(RPI)工程师们的研究。

采用一种称作数字例子图像分析(DPIV)的技术,RPI的宇航学教授Tim Wei领导的一个团队可以为美国游泳队教练Sean Hutchison提供每个运动员游泳动作的分析并提出改善。

Wei与美国游泳队的生物力学主管Russell Mark一起负责这个项目,Wei表示:“这是我们首次学习到如何利用流体的力学特性对水中的游泳运动员产生作用。”

DPIV通过将运动员游泳时在水中的动态录制下来,并用微小的粒子记录,或者在实验室里用镀银的玻璃球记录,然后采用计算机跟踪这些记录的动态来总结流体动力的规律,从而计算运动员在水中受力情况。

计算机比较每一帧记录的改变,通过比较同一记录点在不同帧里面移动的距离来计算记录点运行的速度。最后计算出所有记录点的速度以后,计算机会在该实时视频中标出箭头、或者说是向量,来指明被运动员排开的水的质量和方向。

理想来说,所有的向量应该都是向后的,但实际上会有许多浪费的动作让向量不是理想状态,而这些动作会被标示出来。

通过分析,Wei建议前奥运冠军Megan Jendrick改变游泳过程中脚的姿势,这样让Megan Jendrick获得了平均几个毫秒的提升。通过比较Megan Jendrick的图表和其他奥运游泳运动员的图表,Wei的团队可以向教练组解释Megan Jendrick如何能提升记录。

“向量显示Megan Jendrick的脚的作用一直呈右旋,相比其他运动员的垂直向后来说,”Wei表示,“通过向教练解释如何让脚不向错误的方向用力,我们可以提高她向前的动力。”

Wei计划用流体动力分析技术为2012年的伦敦奥运会做准备,他同时与海洋生物学家Frank Fish和Terrie Williams合作分析海豚鼻子的流体力学效果。研究者希望能将发现的法则用于人类的游泳。

Wei的团队同样希望能将分析的结果用于2010年Vancouver冬季奥运会的滑雪项目,滑雪同雪橇类似,不过分析起来要更加复杂。江门白癜风医院有哪些
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